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公開番号2025118247
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013460
出願日2024-01-31
発明の名称磁気軸受装置および圧縮機
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人
主分類F04D 29/058 20060101AFI20250805BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】風損を抑制することができる磁気軸受装置が提供される。
【解決手段】磁気軸受装置は、ガス流路を有する磁気軸受ユニットを備える。ガス流路は、冷却ガスの流れ方向を回転軸の軸線方向に沿った流れ方向に転換するための折り返し空間に連通する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
磁気軸受装置であって、
回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータと、前記ロータの半径方向外側に配置されたステータと、から構成されたモータと、
前記回転軸および前記モータを収容するケーシングと、
前記ケーシングの内部空間に冷却ガスを導入するガス導入ポートと、
前記ケーシングの内部空間に導入された冷却ガスを排出するガス排出ポートと、
前記ガス導入ポートから導入された前記冷却ガスを前記ケーシングの内部空間に流入させるガス流路を有する磁気軸受ユニットと、を備え、
前記ガス流路は、前記冷却ガスの流れ方向を前記回転軸の軸線方向に沿った流れ方向に転換するための折り返し空間に連通する、磁気軸受装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記ガス流路は、
前記回転軸の半径方向に延び、かつ前記ガス導入ポートに連通するラジアル流路と、
前記ラジアル流路に接続され、かつ前記軸線方向に延びるアキシャル流路と、を有しており、
前記アキシャル流路は、前記折り返し空間で開口している、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項３】
前記磁気軸受ユニットは、前記ガス流路を含む、前記回転軸の円周方向に沿って配置された複数のガス流路を有している、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
前記磁気軸受装置は、前記回転軸に固定されたアキシャルディスクを備えており、
前記ガス排出ポートは、前記アキシャルディスクの半径方向外側に配置されており、かつ前記ケーシングの最下部に接続されている、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
前記磁気軸受ユニットを第１磁気軸受ユニットと定義し、前記ガス流路を第１ガス流路と定義し、前記ガス導入ポートを第１ガス導入ポートと定義した場合、
前記磁気軸受装置は、
前記モータに関して、前記第１磁気軸受ユニットの反対側に配置された第２磁気軸受ユニットと、
前記第２磁気軸受ユニットに形成された第２ガス流路に連通する第２ガス導入ポートと、を備えている、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項６】
前記磁気軸受装置は、前記回転軸に固定されたアキシャルディスクを備えており、
前記アキシャルディスクは、
前記第１ガス流路を流れる冷却ガスが接触する第１面と、
前記第１面とは反対側に配置され、かつ前記第２ガス流路を流れる冷却ガスが接触する第２面と、を有しており、
前記第１面および前記第２面のそれぞれは、前記冷却ガスを前記アキシャルディスクの半径方向外側に送り出す複数の送り出し溝を有している、請求項５に記載の磁気軸受装置。
【請求項７】
前記複数の送り出し溝のそれぞれは、前記アキシャルディスクの回転方向とは反対の方向に沿って、前記アキシャルディスクの内周端から前記アキシャルディスクの外周端に向かって、放射状に延びている、請求項６に記載の磁気軸受装置。
【請求項８】
前記複数の送り出し溝のそれぞれは、前記冷却ガスを捕捉する勾配形状の底部を有している、請求項７に記載の磁気軸受装置。
【請求項９】
前記磁気軸受装置は、前記回転軸に固定されたアキシャルディスクを備えており、
前記アキシャルディスクは、
前記ガス流路を流れる冷却ガスが接触する第１面と、
前記冷却ガスの流れ方向において、前記第１面の下流側に配置された第２面と、を有しており、
前記第１面は、前記冷却ガスをアキシャルディスクの半径方向外側に送り出す複数の送り出し溝を有しており、
前記第２面は、前記冷却ガスをアキシャルディスクの半径方向内側に送り込む複数の送り込み溝を有している、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項１０】
前記複数の送り出し溝のそれぞれは、前記アキシャルディスクの回転方向とは反対の方向に沿って、前記アキシャルディスクの内周端から前記アキシャルディスクの外周端に向かって、放射状に延びており、
前記複数の送り込み溝のそれぞれは、前記アキシャルディスクの回転方向に沿って、前記アキシャルディスクの内周端から前記アキシャルディスクの外周端に向かって、放射状に延びている、請求項９に記載の磁気軸受装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受装置および圧縮機に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
冷却システムとして、冷媒を圧縮する圧縮機を備えるターボ冷凍機が知られている。圧縮機は、高速回転する羽根車と、羽根車を回転させるための磁気軸受装置と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平５－０７１５３３号公報
特開平８－０６１３６６号公報
特開２００８－２８３８１３号公報
特開２０１８－０２８２９６号公報
特開２０１５－１８３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮機は、羽根車を高速で回転させることにより、空気よりも高い密度を有する冷媒を圧縮するように構成されている。羽根車とともに磁気軸受装置の回転部品（回転軸およびモータを含む）が高速で回転すると、磁気軸受装置の内部には、風損が生じる。
【０００５】
このような風損は、磁気軸受装置の性能に様々な悪影響を引き起こす。例えば、風損が大きくなると、磁気軸受装置のエネルギー損失が大きくなり、結果として、磁気軸受装置の消費電力が大きくなる。
【０００６】
磁気軸受装置のモータの発熱量は、風損の大きさに依存する。したがって、風損が大きくなると、モータの発熱量が大きくなり、結果として、モータロータが減磁するおそれがある。さらに、磁気軸受装置の構成部品（例えば、電磁石、センサ、モールド樹脂など）が耐熱温度を超えて高温になるおそれがあり、最悪の場合、磁気軸受装置の構成部品が故障するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、風損を抑制することができる磁気軸受装置および圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータと、前記ロータの半径方向外側に配置されたステータと、から構成されたモータと、前記回転軸および前記モータを収容するケーシングと、前記ケーシングの内部空間に冷却ガスを導入するガス導入ポートと、前記ケーシングの内部空間に導入された冷却ガスを排出するガス排出ポートと、前記ガス導入ポートから導入された前記冷却ガスを前記ケーシングの内部空間に流入させるガス流路を有する磁気軸受ユニットと、を備える磁気軸受装置が提供される。前記ガス流路は、前記冷却ガスの流れ方向を前記回転軸の軸線方向に沿った流れ方向に転換するための折り返し空間に連通する。
【０００９】
一態様では、前記ガス流路は、前記回転軸の半径方向に延び、かつ前記ガス導入ポートに連通するラジアル流路と、前記ラジアル流路に接続され、かつ前記軸線方向に延びるアキシャル流路と、を有しており、前記アキシャル流路は、前記折り返し空間で開口している。
一態様では、前記磁気軸受ユニットは、前記ガス流路を含む、前記回転軸の円周方向に沿って配置された複数のガス流路を有している。
一態様では、前記磁気軸受装置は、前記回転軸に固定されたアキシャルディスクを備えており、前記ガス排出ポートは、前記アキシャルディスクの半径方向外側に配置されており、かつ前記ケーシングの最下部に接続されている。
【００１０】
一態様では、前記磁気軸受ユニットを第１磁気軸受ユニットと定義し、前記ガス流路を第１ガス流路と定義し、前記ガス導入ポートを第１ガス導入ポートと定義した場合、前記磁気軸受装置は、前記モータに関して、前記第１磁気軸受ユニットの反対側に配置された第２磁気軸受ユニットと、前記第２磁気軸受ユニットに形成された第２ガス流路に連通する第２ガス導入ポートと、を備えている。
一態様では、前記磁気軸受装置は、前記回転軸に固定されたアキシャルディスクを備えており、前記アキシャルディスクは、前記第１ガス流路を流れる冷却ガスが接触する第１面と、前記第１面とは反対側に配置され、かつ前記第２ガス流路を流れる冷却ガスが接触する第２面と、を有しており、前記第１面および前記第２面のそれぞれは、前記冷却ガスを前記アキシャルディスクの半径方向外側に送り出す複数の送り出し溝を有している。
一態様では、前記複数の送り出し溝のそれぞれは、前記アキシャルディスクの回転方向とは反対の方向に沿って、前記アキシャルディスクの内周端から前記アキシャルディスクの外周端に向かって、放射状に延びている。
（【００１１】以降は省略されています）

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